- 허브

A에서 D로 데이터를 전송하고자 할때

허브는 단순히 중계를 해주기 때문에 신호를 각 포트로 연결된 컴퓨터들에게 모두 전달하게 됩니다. 위와같이 허브로 이루어진 네트워크를 예를 들면, A컴퓨터에 있는 사용자가 D컴퓨터에게 데이터를 전달한다고 가정해 보면, A로부터 출발된 데이터(패킷)은 허브를 통해 각 호스트들로 전파가 이루어지게 됩니다. 물론 A,B,C는 목적지 주소를 보고 "내께 아니네 !" 하며 버리지만, D컴퓨터는 목적지의 주소를 확인하고, "아! 내꺼군!" 하며 전송을 받게됩니다. (유니캐스트로 전달되었겠죠?)

앞서 이더넷의 특징이 CSMA/CD를 사용함을 알아봤습니다. 이 때문에 되도록 서로 충돌을 피하기위해 다른곳에서 회선을 사용중인지를 살피게되는 예비동작이 필요합니다. 그러나 이더넷에서 충돌은 항상 뒤따라다니는 특징을 가지고 있으며, 위와같이 허브를 통해 네트워크를 확장하게되면 각신호가 전파되는 범위가 커져, 충돌이 일어날 확률이 높아지게 됩니다. 즉 콜리전 도메인(Collision Domain)이 커지게 됩니다.

또한 A에서 D로 데이터를 보내는 그 순간에는 B,C의 컴퓨터들은 회선이 사용중이기 때문에 자신의 차례를 위해 랜덤한 시간동안 기다린후 회선의 사용유무를 검사하게 됩니다. 즉 순간적으로 회선의 사용이 제한되게 됩니다. 이 때문에 허브로 이루어진 네트워크에서는 호스트들이 회선의 대역폭을 나누어 사용하게 됩니다.

- 브리지/스위치

A->E , B->C 로 데이터를 전송

연결해야할 호스트들이 많아지면, 추가적으로 허브를 연결하게되고 이 때문에 콜리전 도메인이 증가하게 됩니다. 이를 효과적으로 해결할 수 있도록 기존의 허브를 개선시킨 네트웍 장비가 바로 브리지(Bridge)입니다. 최근에는 브리지보다 좀더 우수한 기능에 가격까지 저렴해진 스위치(Switch)를 많이 사용하고 있습니다. 일단 스위치란 장비는 브리지의 특징에 좀더 우수한 성능을 가졌다고 생각해주시길...

앞서 허브로 이루어진 네트워크에서는 CSMA/CD의 특성으로 인해 데이터를 전송하는 호스트를 제외하고 나머지 호스트들은 모두 하늘만 바라보아야 하는 불공평한 동작방식을 가지고 있었습니다. 그러나 위의 그림처럼 A는 E로 , B->C로 데이터를 보낸다고 가정해 보면, 브리지(혹은 스위치)를 사용할 경우 전송 데이터(패킷)의 목적지를 중간에 있는 브리지가 검사를 하게 됩니다. 검사결과 목적지가 E라는 것을 판단한 브리지는 B,C,D로 해당 패킷을 뿌리지 않고 목적지인 E로만 전달하게 됩니다. 이러한 기능 때문에 A가 E로 데이터를 전송하는 순간에, B는 회선을 검사한 결과 아무런 신호가 없는 것을 감지한후 C로 데이터를 전송하게 됩니다. 결국 회선의 대역폭을 분할하지 않고도 동시에 전송이 이루어지게 됩니다.

 - IP 공유기 = 허브 + 스위치 + DHCP 서버 + 방화벽 ?

자 그럼 최근 많은 유저들이 사용하고 있는 인터넷 공유기(일명 IP공유기)를 통해 글을 정리해 보고, 실제 적용해 보겠습니다. 테스트에 사용한 IP공유기는 애니게이트 GW-300A 모델로 고속의 VDSL을 지원하며, 기본적으로 4포트 스위치역할을 할 수 있습니다. 대부분의 IP공유기들은 앞서 설명한 허브(Hub)뿐 아니라 스위치(Switch)기능을 모두 가지고 있기도 합니다.

4x LAN, 1x WAN 포트를 가진 애니게이트 GW-300A

일반적인 IP공유기의 역할은 ISP업체(한국통신, 하나로등)로부터 유동 혹은 고정아이피를 하나 얻어오게 됩니다. 그후 랜포트에 연결된 해당 컴퓨터들에게 사설 IP(Private IP)를 하나씩 부여하게 됩니다.(보통 C클래스의 사설IP주소를 사용하며 그 영역은 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 입나다) 앞서 언급했지만 사설 IP는 외부 네트워크로 전파되지 않는 태생적 한계가 있습니다.

이 때문에 IP공유기들은 외부 네트워크와의 통신을 가능케하도록, 패킷이 외부 네트워크로 나가게 될 때 이 패킷의 출발지 주소를 자신의 IP주소로 변경시켜 전달하게 되고, 외부에서 내부로 전달되는 패킷이 있을 경우 이 목적지 주소를 상황에 맞게 사설 IP주소로 서로 변경하게 됩니다.

NAT(Network Address Translation)을 사용해 외부 네트워크와 통신하도록...

즉 중간에서 일종의 번역작업을 수행하게 되는데, 이를 NAT(Network Address Translation) 기능이라 합니다. 이 기능으로 인해 IP공유기 자체는 하나의 공인IP를 할당받았지만 연결된 다수의 호스트들에게 사설 IP를 부여하여 인터넷과 같은 외부네트워크와의 통신을 지원하게 됩니다. 즉 NAT 가 바로 IP공유기의 핵심이라고 할 수 있습니다.

게다가 네트워크 외부에서 볼 때는 IP공유기 안의 내부 내트워크 구조를 알 수 없는 상황에 처하게 되는데, 이 때문에 IP공유기는 일종의 방화벽(Firewall)과 비슷하게 볼 수 있습니다. 결과적으로 NAT를 사용하기 때문에 사설IP를 사용하게 되더라도 인터넷이 가능하게 됩니다.